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在近日召开的“Samsung Foundry Forum 2021”(晶圆代工论坛)上，三星电子总裁兼代工业务负责人Siyoung Choi公布了有关3nm/2nm工艺的量产计划，同时发布新的17nm工艺,强化对传统工艺市场的争夺。与此同时，台积电也在积极推进3nm/2nm工艺、28nm工艺的建厂与开发。随着摩尔定律的持续演进，三星与台积电在晶圆代工领域的新一轮竞争再度展开。
3/2nm工艺平台成竞争新焦点
因为缺芯加剧，晶圆代工领域受到了极大关注，特别是3/2nm下一代制造工艺更是三星、台积电、英特尔等半导体龙头厂商的竞争焦点。
在晶圆代工论坛上，Siyoung Choi宣布，三星电子将于2022年上半年开始生产首批3nm芯片，第二代3nm芯片预计将于2023年开始生产。按照规划，三星电子的3nm GAA工艺将采用MBCFET晶体管结构，与5nm工艺相比，其面积减少了35%，性能提高了30%且功耗降低了50%。Siyoung Choi谈道：“我们将提高整体产能并引领最先进的技术，同时进一步扩大硅片规模并通过应用继续技术创新。”
相比之下，今年6月台积电总裁魏哲家在2021年台积电技术论坛上宣布，3nm芯片量产时间为2022年下半年。显然，三星希望更早推出3nm工艺，以抢占先机。事实上，此前三星曾经计划于今年便开始量产3nm工艺。但是，转向全新制造技术的难度很大，使得三星不得不将量产时推迟。然而，三星推迟后的量产计划依然早于台积电。
三星与台积电在2nm工艺上的竞争更加激烈。在晶圆代工论坛上，Siyoung Choi表示，三星电子将于2025年推出基于MBCFET的2nm工艺。据媒体报道，台积电预计2nm工艺的全面量产约在2025年-2026年。
此前，三星、IBM和英特尔签署联合开发协议，共同研发2nm制造工艺。今年5月，IBM率先发布全球首个2nm制造工艺。实现在芯片上每平方毫米集成3.33亿个晶体管，远超此前三星5nm工艺的每平方毫米约1.27亿晶体管数量，极大地提升了芯片性能。
随着5G、高性能计算、人工智能的发展，市场对先进工艺的需要越来越高。3/2nm作为先进工艺下一代技术节点，成为三星、台积电的发展重点。半导体专家莫大康指出，由于2nm目前尚处于研发阶段，其工艺指标尚不清楚。不能轻易判断是否也一个大节点。然而根据台积电的工艺细节详情3nm晶体管密度已达到了2.5亿个/mm2，与5nm相比，功耗下降25%～30%，功能提升了10%～15%。2纳米的作为下一代节点，性能势必有更进一步的提升，功耗也将进一步下降。市场对其的需求是可以预期的。
17nm新工艺，强化传统工艺市场争夺
在本次活动上，三星电子还首次推出了17nm FinFET工艺技术。该工艺是28nm工艺的进阶版，融合了28nm BEOL后端工序、14nm FEOL前端工艺，比28nm工艺性能提升了39%，功率效率提高了49%。
据莫大康介绍，三星的新工艺是将14nmFinFET与28nm的金属连线部分相配合，由于采用了FinFET技术使得产品性能提升，同时后端金属连线部分釆用28nm技术，在降低难度的同时，也降低了光刻成本。这样的设计很有新意，或者应该叫嫁接工艺，把前、后道工艺分开。
更加值得注意的是，该工艺将面向传统特色工艺为主的芯片生产，适用于CIS(接触式图像传感器)、DDI(显示驱动IC)、MCU(微控制器)等领域。目前，台积电也在积极扩展相关产能。据悉，台积电将在中国台湾地区的高雄新工厂二期厂房中扩产28nm生产线。同时，有消息称，台积电正寻求与索尼合作，在日本建造一座28nm晶圆厂。早些时候，台积电也披露南京12 英寸晶圆厂的扩建计划，每月将增加4万片28纳米产能，新产能将于 2023 年上线。
对此有专家指出，三星17nm工艺的推出，意味着其与台积电的争夺，正从先进工艺向特色工艺方向延伸。Siyoung Choi也表示，自2017年以来，三星电子的制程工艺每年都有所升级，而三星电子代工业务将加强节点制程多样化。这一工艺能够为客户带来显著的成本优势，帮助客户完成从28nm到14nm的过渡。
作者丨陈炳欣
编辑丨徐恒
美编丨马利亚
